Tehnike upravljanja i mrežne integracije obnovljivih izvora energije

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2023./2024.

Nositelji

Prof. dr. sc.
Igor Kuzle
Prof. dr. sc.
Mario Vašak
Doc. dr. sc.
Ninoslav Holjevac

Predavanja

Dr. sc.
Matija Zidar

Opis predmeta

Obnovljivi izvori energije temeljni su stup niskougljičnih energetskih sustava budućnosti. Međutim, njihova nestalnost predstavlja poremećaj na energetskim mrežama koji se adresira odgovarajućim propisima i upravljanjem. Ona također dovodi do čestih značajnih promjena radnog režima agregata obnovljivih izvora energije što je izazovno za njihovo upravljanje. Predmet rasvjetljava ove ključne aspekte te stavlja naglasak na energiju vjetra i Sunca kao najzastupljenije oblike obnovljive energije danas. Obrađuju se sljedeće cjeline. Kapaciteti za integraciju obnovljivih izvora energije u elektroenergetsku mrežu te njihove specifičnosti. Tehnički uvjeti integracije vezani uz napon i frekvenciju. Specifikacije za sposobnost nadilaženja problematične situacije na mreži. Utjecaj pojedinih obnovljivih izvora na okoliš te načini izrade pripadnih studija. Spoj pojedinih vjetroagregata u vjetroelektrani na mrežu i mrežni zahtjevi za priključenje vjetroelektrane. Izvedba i model izmjenjivača kojim se omogućuje spoj na mrežu obnovljivog izvora s istosmjernim međukrugom. Klasičan način vektorskog upravljanja tim izmjenjivačem. Upravljanje njegovom izlaznom snagom. Osnovne komponente i način izvedbe vjetroagregata. Tipovi generatora koje se koristi u vjetrogregatima te načini njihova povezivanja na mrežu putem odgovarajućeg generatorskog pretvarača i putem mrežnog izmjenjivača. Princip upravljanja u pojedinoj konfiguraciji generatora i generatorskog pretvarača. Fizikalni princip generiranja zakretnog momenta vjetroturbine pomoću vjetra te modeliranje tog principa. Osnovni način upravljanja vjetroagregatom za čitav spektar brzina vjetra. Osnovna struktura fotonaponske elektrane. Model fotonaponskog članka, modula i polja. Način izvedbe upravljanja za slijeđenje točke maksimalne snage fotonpaponskog polja.

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
[FER3-HR] Audiotehnologije i elektroakustika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Automatika i robotika - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
Izborni predmeti profila (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroenergetika - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
Izborni predmeti profila (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Elektronika - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Elektrostrojarstvo i automatizacija - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Komunikacijske i svemirske tehnologije - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno modeliranje u inženjerstvu - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Računarska znanost - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o mrežama - profil
Izborni predmeti (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o podacima - profil
Izborni predmeti (3. semestar)

Ishodi učenja

  1. Objasniti kapacitete za integraciju obnovljivih izvora energije u elektroenergetsku mrežu te njihove specifičnosti pri tome
  2. Reproducirati utjecaj pojedinih obnovljivih izvora energije na okoliš
  3. Objasniti spoj pojedinih vjetroagregata u vjetroelektrani na mrežu te mrežne zahtjeve za priključenje vjetroelektrane
  4. Objasniti izvedbu i model izmjenjivača kojim se omogućuje spoj na mrežu agregata obnovljivog izvora s istosmjernim međukrugom
  5. Koristiti vektorsko upravljanje za upravljanje mrežno vezanog izmjenjivača u agregatu obnovljivog izvora energije
  6. Raščlaniti osnovne komponente i osnovni način izvedbe vjetroagregata
  7. Baratati osnovnim tipovima generatora koje se koristi u vjetroagregatu i načinima upravljanja njima pripadnih generatorskih pretvarača snage
  8. Demonstrirati princip nastajanja zakretnog momenta vjetroturbine iz vjetra te njegov pripadni matematički model
  9. Izvesti osnovnu metodu upravljanja vjetroagregtom za cjelokupni spektar brzina vjetra
  10. Prikazati strujno-naponski model fotonaponskog polja i način njegova upravljanja za držanje točke maksimalne snage

Oblici nastave

Predavanja

prisustvovanje predavanjima nije obavezno

Laboratorij

obavezne laboratorijske vježbe

Tjedni plan nastave

  1. Kapacitet uključivanja obnovljivih izvora energije, Specifičnosti proizvodnje iz obnovljivih izvora energije, Pomoćne usluge
  2. Tehnički zahtjevi s obzirom na frekvenciju i napon; Zahtjevi za prolaz kroz stanje kvara
  3. Osnovne modeliranja elektroenergetskog sustava, prijelazna stabilnost, upravljanje frekvencijom i naponom
  4. Stabilnost elektroenergetskog sustava - koncepti i definicije, inercija sustava, primjeri raspada europskog elektroenergetskog sustava, proces resinkronizacije
  5. Dodatni troškovi uključivanja obnovljivih izvora energije, tehnički i ekonomski utjecaj OIE na elektroenergetski sustav i ciljeve zelene tranzicije
  6. Studije utjecaja na okoliš, električni spoj vjetroagregata u vjetroelektrani, električni spoj invertera na mrežu u sunčanoj elektrani, Mrežna pravila elektroenergetskog sustava
  7. Ekvivalentni krug jednofaznog pretvarača s punim mostom; Nelinearni model s pasivnim opterećenjem; Linearni model i funkcija prijenosa, Osnove upravljanja izlaznim naponom i izlaznom snagom, Model pretvarača punog mosta u mrežni priključak
  8. Međuispit
  9. Vektorsko upravljanje mrežnim pretvaračem uz korištenje dq transformacije.
  10. Vektorsko upravljanje mrežnim pretvaračem uz korištenje dq transformacije. Upravljanje naponom na istosmjernom međukrugu mrežnog pretvarača.
  11. Osnove fotonaponske pretvorbe. Modeliranje Sunčeva ozračenja. Algoritmi za slijeđenje točke maksimalne snage u fotonaponskom sustavu.
  12. Modeliranje procesa generiranja aerodinamičkog momenta na rotoru vjetroagregata. Upravljanje ispod nazivne brzine vrtnje vjetroagregata.
  13. Upravljanje iznad nazivne brzine vrtnje vjetroagregata. Modeliranje i upravljanje elektromehaničkom pretvorbom u generatoru vjetroagregata.
  14. Cjelokupni sustav upravljanja vjetroagregatom.
  15. Završni ispit

Literatura

Remus Teodorescu, Marco Liserre, Pedro Rodriguez (2011.), Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems, John Wiley & Sons
Qing-Chang Zhong, Tomas Hornik (2012.), Control of Power Inverters in Renewable Energy and Smart Grid Integration, John Wiley & Sons
Bimal K. Bose (2019.), Power Electronics in Renewable Energy Systems and Smart Grid, John Wiley & Sons
(2017.), Mrežna pravila prijenosnog sustava, Narodne novine
(2018.), Mrežna pravila distribucijskog sustava, Narodne novine

Za studente

Izvedba

ID 223085
  Zimski semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R1 E-učenje
30 Predavanja
0 Seminar
15 Auditorne vježbe
12 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

87.5 izvrstan
75 vrlo dobar
62.5 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet